JP2546667B2 - Piston pin - Google Patents
Piston pinInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はピストンピン、さらに詳細には、軽量で強度
の良好なピストンピンを提供することを目的とする。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention aims to provide a piston pin, and more specifically to provide a lightweight and strong piston pin.
ピストンピンは、内燃機感のピストンとコネクチング
ロッド小端部を連結するためのピンであり、ピストンに
加わる爆発力はこのピストンピンを介してコネクチング
ロッドに伝わり、コネクチングロッドよりクランクシャ
フトに伝達されて回転運動をえるようになっている。The piston pin is a pin that connects the piston that feels like an internal combustion engine and the small end of the connecting rod.The explosive force applied to the piston is transmitted to the connecting rod via this piston pin, and is transmitted from the connecting rod to the crankshaft to rotate. I am able to exercise.
このようなピストンピンは、前述のようにピストンピ
ンとコネクチングロッドの連結に使用されるものである
ため、常に変化する荷重に耐える必要があり、したがっ
て、前記ピストンピンの外表面は耐摩耗性が良好であ
り、その内部は強度が大きいことが要求される。Since such a piston pin is used to connect the piston pin and the connecting rod as described above, it is necessary to withstand a constantly changing load, and therefore the outer surface of the piston pin has good wear resistance. Therefore, it is required that the inside has high strength.
このような要求を達成したピストンピンとしては、現
在、クロム鋼、ニッケル−クロム−モリブデン鋼などの
鋼鉄ないし前述のような鋼鉄の表面に浸炭処理して外表
面を硬化させたものが使用されている。As piston pins that have achieved such requirements, steels such as chromium steel and nickel-chromium-molybdenum steel, or those obtained by carburizing the surface of steel as described above and hardening the outer surface are currently used. There is.
しかしながら、前記鋼鉄製のピストンピンは重量が大
きいという欠点があった。However, the steel piston pin has a drawback that it is heavy.
〔発明の目的〕 本発明は上述の欠点を除去することを目的とする。す
なわち、表面においては従来と同様な耐摩耗性を有し、
内部においては従来と同様か改良された強度を有すると
ともに、従来に比較して軽量のピストンピンを提供せん
とするものである。OBJECT OF THE INVENTION The present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks. In other words, the surface has the same wear resistance as before,
The inside of the piston pin has the same strength as that of the conventional one or an improved strength, and provides a lighter weight piston pin than the conventional one.
上記目的を達成するため、本発明によるピストンピン
は、鋼鉄製円筒中空状のピストンピンの前記中空部に10
〜150μｍのアルミナイズド層を介してアルミニウムま
たはアルミニウム基合金を主要成分とし、かつ0.5gr/l
〜30gr/lのSiC微粒子またはSiCウィスカを付着させたSi
C連続繊維を40〜60重量％の量で補強材として設けたFRM
中空体を挿入したことを特徴としている。In order to achieve the above object, a piston pin according to the present invention is provided in the hollow portion of a steel cylindrical hollow piston pin.
Aluminum or aluminum-based alloy as the main component through an aluminized layer of ~ 150μm, and 0.5gr / l
Si with ~ 30gr / l SiC particles or SiC whiskers attached
FRM with 40-60% by weight of C continuous fiber as reinforcement
The feature is that a hollow body is inserted.
本発明によれば、鋼鉄製の円筒中空状ピストンピン本
体の中空部に補強材としてアルミニウムをマトリックス
とするFRM製円筒円空体を設けたために、前記鋼鉄製の
ピストンピン本体の肉厚を減少せしめることが可能にな
り、このため耐摩耗性および強度を損なうことなく、ピ
ストンピンの重量を軽減できる。According to the present invention, since the FRM cylindrical hollow body having aluminum as a reinforcing material is provided in the hollow portion of the steel cylindrical hollow piston pin body, the wall thickness of the steel piston pin body is reduced. It is possible to reduce the weight of the piston pin without impairing the wear resistance and strength.
第１図は本発明による一実施例の断面図であるが、こ
の図より明らかなように、本発明によるピストンピン
は、中空円筒形のピストンピン本体１の前記中空部内壁
にアルミナイズド処理層２が設けられており、このアル
ミナイズド処理層２を介してFRM中空体３が挿入された
構造になっている。FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment according to the present invention. As is clear from this figure, the piston pin according to the present invention has an aluminized layer on the inner wall of the hollow portion of the hollow cylindrical piston pin body 1. 2 is provided, and the FRM hollow body 3 is inserted through the aluminized layer 2.
このピストンピン本体１は、従来、この種のピストン
ピンの製造に使用される鋼鉄、たとえばクロム鋼、ニッ
ケル−クロム−モリブデン鋼などあるいはこれらの表面
を浸炭処理した鋼鉄が使用できる。本発明の場合、この
肉厚は従来のものと異なり、薄くできるのは明らかであ
る。The piston pin body 1 can be made of steel conventionally used for manufacturing piston pins of this type, for example, chromium steel, nickel-chromium-molybdenum steel, or steel whose surface is carburized. In the case of the present invention, it is obvious that this wall thickness can be made thinner than the conventional one.
この減少した肉厚に対応する部分に、本発明において
は、アルミナイズド処理層２を介してFRM中空体３を設
けている。In the present invention, the FRM hollow body 3 is provided via the aluminized layer 2 at the portion corresponding to the reduced wall thickness.
このアルミナイズド処理層は、アルミニウムないしア
ルミニウム化合物を容射した層であり、前述のFRMのマ
トリックスがアルミニウムないしアルミニウム合金であ
ることから、前記ピストンピン１とFRM中空体３が良好
に接着するように形成された接着層である。したがっ
て、このアルミナイズド処理層２は、両者を良好な接着
強度で接着可能な厚さである必要があるが、この厚さは
一般的に10〜150μｍ程度であるのがよい。10μｍ未満
であると、接着強度が充分でない虞を生じ、また150μ
ｍを超えると、前記接着層２部分に亀裂などを生じる虞
があり、同様に接着強度が低下する虞を生じるからであ
る。This aluminized layer is a layer in which aluminum or an aluminum compound is sprayed, and the matrix of FRM is aluminum or an aluminum alloy, so that the piston pin 1 and the FRM hollow body 3 are well adhered. This is the formed adhesive layer. Therefore, the aluminized layer 2 needs to have a thickness capable of adhering the two with good adhesive strength, and this thickness is generally preferably about 10 to 150 μm. If it is less than 10 μm, the adhesive strength may be insufficient,
This is because if it exceeds m, there is a possibility that cracks or the like may occur in the adhesive layer 2 portion, and similarly the adhesive strength may decrease.
前述のピストンピン本体１を補強するためのFRM製中
空体３は、ピストンピン本体１の重量を軽減するととも
に、ピストンピンの強度を補償するためのものである。
したがって、このFRMのマトリックスとしては、重量が
小さいアルミニウムないしアルミニウム基合金を使用し
ている。The FRM hollow body 3 for reinforcing the piston pin body 1 described above is for reducing the weight of the piston pin body 1 and compensating the strength of the piston pin.
Therefore, as the matrix of this FRM, aluminum or an aluminum-based alloy, which has a small weight, is used.
このようなアルミニウム基合金としては、従来強度の
必要な部品に使用されているアルミニウム基合金を有効
に使用することができる。たとえば銅、珪素、ニッケル
などの一種以上を添加したアルミニウム基合金であるこ
とができる。As such an aluminum-based alloy, an aluminum-based alloy conventionally used for parts requiring strength can be effectively used. For example, it can be an aluminum-based alloy to which one or more of copper, silicon, nickel and the like are added.
このようなアルミニウムないしアルミニウム基合金に
添加される補強材としては、補強効果を良好にするた
め、また引張、圧縮、剪断、曲げ強度向上のため、連続
繊維を使用する。As the reinforcing material added to such aluminum or aluminum-based alloy, continuous fibers are used in order to improve the reinforcing effect and to improve the tensile strength, compression strength, shear strength and bending strength.
良好な補強効果を得るためには、連続繊維であるのが
よいが、このような連続繊維を使用したFRMには、繊
維同志の接触による強度低下、合金母材の共晶生成物
による靭性の低下、添加元素、特にSi、Cuとの反応に
よる繊維の劣化などの欠点を生じる虞がある。このよう
な欠点を生じさせないために、特にハイブリッド繊維の
連続繊維を使用するのがよいことが明らかになった。ハ
イブリッド繊維は、連続繊維に炭化珪素などの微粒子な
いしウィスカを付着させたものであるが、繊維に付着し
た前記微粒子ないしウィスカによって繊維同志の接触防
止されるとともに、共晶反応生成物が微細化されて、繊
維間のブリッジが抑制され、かつ微粒子、ウィスカの周
囲に添加元素が濃縮される結果、繊維の損傷が極少に抑
制できる利点があり、上記欠点を克服可能であるからで
ある。In order to obtain a good reinforcing effect, it is preferable to use continuous fibers. However, in FRM using such continuous fibers, strength reduction due to contact between fibers and toughness due to eutectic product of alloy base material There is a possibility that defects such as deterioration or deterioration of the fiber due to reaction with added elements, particularly Si and Cu, may occur. It has proved to be particularly advantageous to use continuous fibers, which are hybrid fibers, in order to avoid such disadvantages. The hybrid fiber is obtained by adhering fine particles or whiskers such as silicon carbide to continuous fibers. The fine particles or whiskers attached to the fibers prevent the fibers from contacting each other, and the eutectic reaction product is refined. As a result, the bridging between fibers is suppressed, and the additive element is concentrated around the fine particles and whiskers. As a result, there is an advantage that damage to the fibers can be suppressed to a minimum, and the above drawbacks can be overcome.
このようなハイブリッド繊維のおいても、特にSiC繊
維SiC微粒子ないしSiCウィスカを付着させたものである
のが、特に好ましいことが明らかになった。従って本発
明においては、このようなハイブリッド繊維を使用す
る。このハイブリッド繊維のSiC微粒子付着量は、好ま
しくは0.5gr/〜30gr/であるのがよい。0.5gr/未
満であると、前記効果を生じない虞があり、30gr/を
超えると、A1の浸入を阻害するという欠点を生じる虞が
あるからである。また、SiCウィスカを付着させる場合
には、好ましくは0.5gr/〜30gr/であるのがよい。
0.5gr/未満であると、前記効果を達成できない虞があ
り、一方30gr/を超えるとA1の浸入を阻害するという
欠点を生じる虞があるからである。前記SiC微粒子、ま
たはSiCウィスカを付着したSiC繊維の補強材の一種以上
は、好ましくはマトリックスに対し40〜60重量％添加す
るのがよい。40重量％未満であると、補強効果が充分に
発揮されず、ピストンピンとして必要な強度を保持でき
なくなる虞を生じ、一方60重量％を超えると脆性が増加
する虞を生じる。Among such hybrid fibers, it has been revealed that particularly, SiC fibers to which SiC fine particles or SiC whiskers are attached are particularly preferable. Therefore, in the present invention, such a hybrid fiber is used. The amount of SiC fine particles deposited on this hybrid fiber is preferably 0.5 gr / to 30 gr /. If it is less than 0.5 gr /, the above-mentioned effect may not be produced, and if it exceeds 30 gr /, there is a possibility that the intrusion of A1 may be hindered. When SiC whiskers are attached, it is preferably 0.5 gr / to 30 gr /.
If it is less than 0.5 gr /, the above effect may not be achieved, while if it exceeds 30 gr /, there is a possibility that the invasion of A1 may be hindered. One or more of the above SiC fine particles or one or more of the SiC fiber reinforcing materials to which the SiC whiskers are attached is preferably added to the matrix in an amount of 40 to 60% by weight. If it is less than 40% by weight, the reinforcing effect is not sufficiently exerted, and there is a possibility that the strength required for the piston pin cannot be maintained, while if it exceeds 60% by weight, brittleness may increase.
このようなピストンピンを製造するにあたっては、ま
ず前述のような鋼鉄製のピストンピン本体１を製造する
とともに、前記ピストンピン本体１の中空部にアルナイ
ズド層２を溶射によって設け、このピストンピン本体１
の中空部に予め成形したFRM製中空体３を圧入する。そ
の後、600〜700℃に加熱して、約30分保持し、前記アル
ミナイズド層３とFRMマトリックスを溶融接着せしめ
る。In manufacturing such a piston pin, first, the piston pin body 1 made of steel as described above is manufactured, and the hollow portion of the piston pin body 1 is provided with the arninated layer 2 by thermal spraying.
The preformed FRM hollow body 3 is press-fitted into the hollow portion of the. Then, it is heated to 600 to 700 ° C. and kept for about 30 minutes to melt-bond the aluminized layer 3 and the FRM matrix.
実施例 鋼鉄製ピストンピン本体１の中空部に厚さ100μｍの
アルミナイズド層を形成したのち、下記の組成のFRMに
より成形した中空体を挿入して、本発明によるピストン
ピンを製造した。Example A 100 μm-thick aluminized layer was formed in the hollow portion of the steel piston pin body 1, and then a hollow body molded by FRM having the following composition was inserted to manufacture a piston pin according to the present invention.
組成 ハイブリッド連続繊維 40〜60重量％ （SiC繊維にSiCウィスカを0.5〜30gr/付着） 4.5％Cu添加アルミニウム合金 残部 上述のようなピストンピンの強度を測定した結果を第
２図に示す。図中、Ａは本発明のもの、Ｂは従来のピス
トンピンの剛性を示す。同じ形状従来のピストンピン１
に対して、本発明によるピストンピンは0.7重量比で、
従来に比較して30％軽量化している。一方、第２図に示
されるように、本発明によれば、従来のピストンピンの
強度とほぼ同様か良好な強度を示しており、強度を低下
せしめることなく、著しく軽量化できるということが明
らかになった。Composition Hybrid continuous fiber 40 to 60 wt% (SiC whisker 0.5 to 30 gr / adhesion to SiC fiber) 4.5% Cu-added aluminum alloy Remainder Fig. 2 shows the results of measuring the strength of the piston pin as described above. In the figure, A indicates the present invention, and B indicates the rigidity of the conventional piston pin. Same shape Conventional piston pin 1
In contrast, the piston pin according to the present invention has a 0.7 weight ratio,
It is 30% lighter than conventional products. On the other hand, as shown in FIG. 2, according to the present invention, the strength is almost the same as or better than the strength of the conventional piston pin, and it is clear that the weight can be significantly reduced without lowering the strength. Became.
以上説明したように本発明によれば、鋼鉄製の円筒中
空状ピストンピン本体の中空部にアルミニウムをマトリ
ックスとし、かつSiC微粒子またはSiCウィスカを付着さ
せたSiC連続繊維を補強材として所定量添加したFRM製円
筒中空体を設けたために、前記鋼鉄製のピストンピン本
体の肉厚を減少せしめることが可能になり、このため耐
摩耗性および強度を損なうことなく、ピストンピンの重
量を軽減できるという利点を生じる。As explained above, according to the present invention, aluminum is used as a matrix in the hollow portion of the cylindrical hollow piston pin body made of steel, and SiC fine fibers or SiC whiskers are added as a reinforcing material in a predetermined amount. Since the FRM cylindrical hollow body is provided, it is possible to reduce the wall thickness of the steel piston pin body, and thus the weight of the piston pin can be reduced without impairing wear resistance and strength. Cause
第１図は本発明によるピストンピンの構成例の断面図、
第２図はピストンピンの強度を測定した結果を示す図で
ある。 １……ピストンピン本体、２……アルミナイズド層、３
……FRM中空体。FIG. 1 is a sectional view of a configuration example of a piston pin according to the present invention,
FIG. 2 is a diagram showing the results of measuring the strength of the piston pin. 1 ... Piston pin body, 2 ... Aluminized layer, 3
...... FRM hollow body.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−295346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−34368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−78164（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−166761（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−91055（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭58−6098（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭56−52678（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−13396（ＪＰ，Ｂ２)Continuation of the front page (56) References JP-A 61-295346 (JP, A) JP-A 61-19755 (JP, A) JP-A 59-215420 (JP, A) JP-A 63-34368 (JP , A) JP 60-78164 (JP, A) JP 59-166761 (JP, A) Actual development 58-91055 (JP, U) JP 58-6098 (JP, B2) JP 56-52678 (JP, B2) JP-B 57-13396 (JP, B2)
Claims (1)
空部に10〜150μｍのアルミナイズド層を介してアルミ
ニウムまたはアルミニウム基合金を主要成分とし、かつ
0.5gr/l〜30gr/lのSiC微粒子またはSiCウィスカを付着
させたSiC連続繊維を40〜60重量％の量で補強材として
設けたFRM中空体を挿入したことを特徴とするピストン
ピン。1. A steel cylindrical hollow piston pin having aluminum or an aluminum-based alloy as a main component through the aluminized layer of 10 to 150 μm in the hollow portion, and
A piston pin, characterized in that an FRM hollow body provided with a SiC continuous fiber having 0.5 gr / l to 30 gr / l of SiC fine particles or SiC whiskers attached as a reinforcing material in an amount of 40 to 60% by weight is inserted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058422A JP2546667B2 (en) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | Piston pin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62058422A JP2546667B2 (en) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | Piston pin |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308270A JPS63308270A (en) | 1988-12-15 |
| JP2546667B2 true JP2546667B2 (en) | 1996-10-23 |
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ID=13083943
Family Applications (1)
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| JP62058422A Expired - Lifetime JP2546667B2 (en) | 1987-03-13 | 1987-03-13 | Piston pin |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2546667B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6119755A (en) * | 1984-07-05 | 1986-01-28 | Toyota Motor Corp | Fiber reinforced metal composite member |
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1987
- 1987-03-13 JP JP62058422A patent/JP2546667B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63308270A (en) | 1988-12-15 |
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